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Real-space investigation of photoexcited energy transfer processes in the assembly of semiconductor nanoparticles

Research Project

Project/Area Number 18J20894
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanostructural chemistry
Research InstitutionHokkaido University
Research Fellow 秋田 郁美  北海道大学, 大学院工学院, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords電子顕微鏡 / ADF-STEM / 粘土鉱物 / ナノシート / 超分子相互作用 / 単分子観察 / 自己集合構造 / 静電相互作用
Outline of Annual Research Achievements

アニオン性粘土鉱物ナノシートをホスト、カチオン性有機分子をゲストとした静電相互作用による集合構造では、これまで分光測定から平均的な構造が理解されてきた。当グループでは電子顕微鏡観察による原子・分子スケールでの構造解析を目指し、単層粘土鉱物ナノシートおよび有機分子―粘土鉱物ナノシート集合構造の環状暗視野走査型透過電子顕微鏡(ADF-STEM; Annular Dark-Field Scanning Transmission Electron Microscopy)観察を初めて達成した(J. Phys. Chem. Lett. 2020, 11, 3357-3361, J. Phys. Chem. C 2021,125, 4917-4923.)。
白金マーカーを有するポルフィリン―粘土鉱物ナノシート集合構造のADF-STEM観察では、粘土鉱物ナノシートの周期的なパターンと白金マーカー由来の輝点が観察され、ナノシート上での分子相対配置を直接観察から初めて決定した。一般的な固体表面への物理吸着と比較して、本系では複数電荷間の多重な静電相互作用によってナノシート上に分子を固定することで、安定な電子顕微鏡観察が達成されたと考えられる。さらに、異なる原子番号のマーカーを有する2種の有機分子と粘土鉱物ナノシートとの集合構造を用いて、ADFコントラストによる分子種の識別と配置配置の可視化に成功した。
本研究で示した、複数電荷間の静電相互作用による固体平面上への有機分子の固定は、粘土鉱物に限らず様々な支持体―分子の組み合わせに適用可能であり、半導体ナノ粒子集合構造を含む超分子的な相互作用による集合構造の電子顕微鏡観察を推し進めるものである。電子顕微鏡観察結果と従来の分光測定から得られる平均的な光化学反応および構造理解の両方を指針とすることで、より精密で体系的な材料設計に貢献する。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(17 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Direct Imaging of Individual Organic Molecules in Supramolecular Assembly Strongly Fixed via Multivalent Electrostatic Interactions2021

    • Author(s)
      Akita Ikumi、Ishida Yohei、Yonezawa Tetsu
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 125 Pages: 4917-4923

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c00738

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] COUNTING THE LAYER NUMBER OF FREE-STANDING MONTMORILLONITE NANOSHEETS USING ANNULAR DARK FIELD SCANNING TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY2020

    • Author(s)
      Ikumi Akita, Yohei Ishida, Tetsu Yonezawa
    • Journal Title

      Clay Sci.

      Volume: 23 Issue: 3 Pages: 41-44

    • DOI

      10.11362/jcssjclayscience.23.3_41

    • NAID

      130007794568

    • ISSN
      0009-8574, 2186-3555
    • Year and Date
      2020-01-31
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Atomic-Scale Imaging of a Free-Standing Monolayer Clay Mineral Nanosheet Using Scanning Transmission Electron Microscopy2020

    • Author(s)
      Ikumi Akita, Yohei Ishida, Tetsu Yonezawa
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 11 Pages: 3357-3361

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.0c00758

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Distinctive stability of a free-standing monolayer clay mineral nanosheet via transmission electron microscopy2020

    • Author(s)
      Akita Ikumi、Ishida Yohei、Yonezawa Tetsu
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 22 Pages: 25095-25102

    • DOI

      10.1039/d0cp04659k

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Free-standing 単層粘土鉱物ナノシートの原子分解能 ADF-STEM 観察と電子線照射耐性2020

    • Author(s)
      秋田郁美、石田洋平、米澤徹
    • Journal Title

      ナノ学会会報The Bulletin of the Nano Science and Technology

      Volume: 19 Pages: 9-13

    • NAID

      40022381410

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 有機色素分子-粘土鉱物ナノシート自己集合構造のADF-STEM観察2020

    • Author(s)
      秋田郁美、石田洋平、米澤徹
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第76回学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 静電相互作用による有機分子-無機ナノシート自己集合構造の収差補正ADF-STEM観察2020

    • Author(s)
      秋田郁美、石田洋平、米澤徹
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第63回シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 単層粘土鉱物ナノシートのHAADF-STEM観察2019

    • Author(s)
      秋田郁美、石田洋平、米澤徹
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Free-standing粘土鉱物ナノシートの収差補正ADF-STEM観察2019

    • Author(s)
      秋田郁美、石田洋平、米澤徹
    • Organizer
      令和元年度日本顕微鏡学会北海道支部学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Atomic-scale imaging of a free-standing monolayer silicate nanosheet by aberration-corrected scanning transmission electron microscopy2019

    • Author(s)
      Ikumi Akita, Yohei Ishida, Tetsu Yonezawa
    • Organizer
      Hokkaido University - National Central University Joint Symposium on Materials Chemistry and Physics 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] A real-space investigation of excited energy transfer reaction in quantum dots assembly on silicate surfaces through electron tomography2019

    • Author(s)
      Ikumi Akita, Yohei Ishida, Tetsu Yonezawa
    • Organizer
      Euroclay 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Direct imaging of monolayer silicate nanosheet by aberration corrected scanning transmission electron microscopy2019

    • Author(s)
      Ikumi Akita, Yohei Ishida, Tetsu Yonezawa
    • Organizer
      Euroclay 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 層状粘土鉱物ナノシートの電子顕微鏡観察時における電子線照射損傷の層数依存性2019

    • Author(s)
      秋田郁美、石田洋平、米澤徹
    • Organizer
      化学系学協会北海道支部2019年冬季研究発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 単層粘土鉱物ナノシートのHAADF-STEM 観察と電子線照射損傷過程の解析2019

    • Author(s)
      秋田郁美、石田洋平、米澤徹
    • Organizer
      第4 回分析TEM ユーザーズミーティング
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] アニオン性粘土ナノシートをホストとする量子ドット集合構造内での励起エネルギー伝達反応系の実空間解析2018

    • Author(s)
      秋田郁美、石田洋平、米澤徹
    • Organizer
      平成30年度日本金属学会・日本鉄鋼協会両北海道支部合同サマーセッション
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Electron tomography as a novel tool for an analysis of excited energy transfer reaction in quantum dot assemblies2018

    • Author(s)
      Ikumi Akita、Yohei Ishida、Tetsu Yonezawa
    • Organizer
      Hokkaido University - National Central University Joint Symposium on Materials Chemistry and Physics 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 粘土鉱物ナノシートのHAADF-STEM観察2018

    • Author(s)
      秋田郁美、石田洋平、米澤徹
    • Organizer
      平成30年度日本顕微鏡学会北海道支部学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2021-12-27  

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